ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド
英語：NAD、NAD+、nicotinamide adenine dinucleotide
生体内で起こる様々な酸化還元反応において、電子の伝達を行う補酵素の一種。特に、好気呼吸や光合成などで重要な役割を果たす。
ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD）は、ニコチンアミドヌクレオチドとアデノシンがリン酸結合した化合物であり、ビタミンの一種であるナイアシンが化学変化したものである。水素と結合すると還元型となり、NADHと呼ばれる。
NADは老化との関連が注目されており、NADの量が加齢とともに減少していくことが老化に繋がるという説もある。カロリー制限によって生体内でのNADの量が増加することが、「長寿遺伝子」として知られているサーチュイン（NAD依存性ヒストン脱アセチル化酵素）遺伝子の活性化、さらには寿命延長に繋がるともいわれている。
また、2013年12月にハーバード大学やニューサウスウェールズ大学の研究グループが「Cell」誌に発表した論文によると、マウスに対してNADを投与したところ、2歳のマウスが生後6か月のマウスと同程度まで「若返った」という結果が得られた。研究グループは、2014年からヒトにNADを投与する臨床実験も行うとしているが、投与には1日あたり5万ドルもの費用がかかることが課題となっている。
関連サイト：
Declining NAD+ Induces a Pseudohypoxic State Disrupting Nuclear-Mitochondrial Communication during Aging - Cell
ＮＡＤ
| 分子式： | C21H27N7O14P2 |
| 慣用名： | Nicotinamide adenine dinucleotide、NAD、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド、β-ジホスホピリジンヌクレオチド、コジマーゼ、Coenzyme 1、補酵素1、β-Diphosphopyridinenucleotide、Cozymase、ジホスホピリジンヌクレオチド、補酵素I、コデヒドロゲナーゼI、コデヒドラーゼI、Cozymase I、Diphosphopyridine nucleotide、Coenzyme I、Codehydrogenase I、Codehydrase I、エンゾプリド、ナジド、コジマーゼI、β-NAD、Enzopride、NAD+、Nadide、3-(Aminocarbonyl)-1-[5-O-[(5'-adenylyloxy)oxylatophosphinyl]-β-D-ribofuranosyl]pyridinium、βNAD+、3-(Aminocarbonyl)-1-[5-O-[[1-(6-amino-9H-purin-9-yl)-1-deoxy-β-D-ribofuranose-5-O-yl]phosphonyloxy(oxylato)phosphinyl]-β-D-ribofuranosyl]pyridinium |
| 体系名： | 3-(アミノカルボニル)-1-[5-O-[(5'-アデニリルオキシ)オキシラトホスフィニル]-β-D-リボフラノシル]ピリジニウム、3-(アミノカルボニル)-1-[5-O-[[1-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-1-デオキシ-β-D-リボフラノース-5-O-イル]ホスホニルオキシ(オキシラト)ホスフィニル]-β-D-リボフラノシル]ピリジニウム |
ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド
| 化合物名や化合物に関係する事項： | ナフタレン酢酸 ニコチン ニコチンアミド ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸 ニコチン酸 ネオン |
ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/07/20 09:41 UTC 版)
| ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド | |
|---|---|
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別称
ジホスホピリジンヌクレオチド(DPN+)、補酵素I
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| 識別情報 | |
| CAS登録番号 | 53-84-9 |
| PubChem | 925 |
| KEGG | C00003 (NAD+) C00004 (NADH) |
| ChEBI | |
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| 特性 | |
| 化学式 | C21H27N7O14P2 |
| モル質量 | 663.425 |
| 外観 | 白色粉末 |
| 融点 | 160 ℃ |
| 危険性 | |
| 主な危険性 | Not hazardous |
| NFPA 704 |
1
1
0
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| RTECS番号 | UU3450000 |
| 特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。 | |
ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド (英: nicotinamide adenine dinucleotide) とは、全ての真核生物と多くの古細菌、真正細菌で用いられる電子伝達体である。さまざまな脱水素酵素の補酵素として機能し、酸化型 (NAD+) および還元型 (NADH) の2つの状態を取り得る。二電子還元を受けるが、中間型は生じない。略号であるNAD+（あるいはNADでも同じ）のほうが論文や口頭でも良く使用されている。またNADH2とする人もいるが間違いではない。
かつては、ジホスホピリジンヌクレオチド (DPN)、補酵素I、コエンザイムI、コデヒドロゲナーゼIなどと呼ばれていたが、NAD+に統一されている。別名、ニコチン酸アミドアデニンジヌクレオチドなど。
構造と物理化学的特性
NAD+はニコチンアミドモノヌクレオチドおよびアデノシンからなる物質であり、ヌクレオチドの5'がそれぞれリン酸結合によって結合している構造を取る。アデノシンの2'には-OH基が付属しており、これがリン酸基に置換されると、NADP+となる。
酸化還元反応に関与しているのは、ニコチンアミドであり、酸化型および還元型の構造は図の通りである。（還元型は4位の炭素に立体特異性がみられる。）
上図では、水素原子が1つだけ付加されたように見えるが、ニコチンアミドのN+が電子によって還元されるために、結果として2つの水素原子を運搬しているのと同じ状態となる。すなわち、全体としての二電子酸化還元反応は以下の通りである。
-
UV吸収スペクトル アデニン塩基を含むことから、NAD+とNADHはともに強いUV吸収を示す。NAD+の吸収ピークは259 nmで、モル吸光係数は16,900 M−1cm−1である。一方、還元型のNADHのみ、339 nmに第2の吸収ピークを持ち、そのモル吸光係数は6,220 M−1cm−1である。この第2のピークは酸化型のNAD+には存在しないため、分光光度計を用い波長340nmあるいは339nmの吸光度を測定することでNAD+とNADHの間の酸化還元反応を簡単に測定することができる。[1]脱水素酵素活性測定にはこの方法が良く用いられている。
NAD+とNADHは蛍光にも差が存在している。水溶液中のNADHは460 nmをピークとする寿命0.4 nsの蛍光を発するが、NAD+は蛍光を発しない。[2]NADHの蛍光特性はタンパク質に結合すると変化するため、これを用いて解離定数を測定することができる。[2][3]また蛍光顕微鏡を使って生細胞の酸化還元状態を測定することも可能である。[4]
生理学的意義
NAD+は生物のおもな酸化還元反応の多くにおいて必須成分（補酵素）であり、好気呼吸（酸化的リン酸化）の中心的な役割を担う。解糖系およびクエン酸回路より糖あるいは脂肪酸の酸化によって還元物質NADHが得られる。還元物質NADHを生産する好気呼吸反応系は以下の通りである。なお、酸化物質および還元物質を太字で表記する。
NADH生成経路
- エムデン-マイヤーホフ経路
「解糖系#エムデン-マイヤーホフ経路」も参照- グリセルアルデヒド3リン酸 + NAD+ → 1,3-ジホスホグリセリン酸 + NADH （グリセルアルデヒド3リン酸脱水素酵素、EC 1.2.1.12）
- ピルビン酸 + SH-CoA + NAD+ → アセチルCoA + NADH + CO2 （ピルビン酸脱水素酵素複合体、EC 1.8.1.4)）
- イソクエン酸 + NAD+ → α-ケトグルタル酸 + NADH + CO2（イソクエン酸脱水素酵素、EC 1.1.1.41）
- α-ケトグルタル酸 + NAD+ + SH-CoA → スクシニルCoA + NADH + CO2（α-ケトグルタル酸脱水素酵素、EC 1.2.4.2.）
- リンゴ酸 + NAD+ → オキサロ酢酸 + NADH（リンゴ酸脱水素酵素、EC 1.1.1.37）
- パルミトイルCoA + 7CoA + 7FAD + 7NAD+ + 7H2O 8アセチルCoA + 7FADH2 + 7NADH + 7H+
嫌気呼吸時はグリセルアルデヒド3リン酸脱水素酵素の関与する反応系でのみNADHが発生する。
NADH酸化経路
- 呼吸鎖複合体I（NADH脱水素酵素複合体）
NADHの好気呼吸時における酸化経路については以下の通りである。
- NADH → NAD+ + H+ + 2e−（プロトン濃度勾配形成）
嫌気呼吸時の酸化経路は以下の通りである。
- ピルビン酸 + NADH → 乳酸 + NAD+（乳酸脱水素酵素、EC 1.1.1.27）
- アセトアルデヒド + NADH → エタノール + NAD+（アルコール脱水素酵素、EC 1.1.1.1.）
- ジヒドロキシアセトンリン酸 + NADH → グリセロール3-リン酸 + NAD+（グリセロール-3-リン酸脱水素酵素、EC 1.1.1.8）
還元的クエン酸回路が作動した場合、上記のクエン酸回路NADH生産反応の逆反応となる。還元的クエン酸回路の作動はNADHの回路への添加によるところが大きく、そのまま炭酸固定反応の駆動力となる。
エネルギー代謝以外にもNADHは多くの機能を持っている。代表的なものでは一部の真正細菌と古細菌が持つDNAリガーゼはATPの代わりにNADHを用いる活性中間体を生じる。
合成系
NAD+はヌクレオチド骨格であるために、ヌクレオチド合成系を基本とするがニコチンアミドの付加については、
の二つの経路が考えられる。ニコチンアミド自体はビタミンB群のナイアシンを原料としている。
歴史
参考文献
- ^ Dawson, R. Ben (1985). Data for biochemical research (3rd ed.). Oxford: Clarendon Press. p. 122. ISBN 0-19-855358-7
- ^ a b “Fluorescence lifetime imaging of free and protein-bound NADH”. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 89 (4): 1271–5. (1992). Bibcode: 1992PNAS...89.1271L. doi:10.1073/pnas.89.4.1271. PMC 48431. PMID 1741380.
- ^ “Time-resolved fluorescence studies on NADH bound to mitochondrial malate dehydrogenase”. Biochim. Biophys. Acta 994 (2): 187–90. (1989). doi:10.1016/0167-4838(89)90159-3. PMID 2910350.
- ^ “The Free NADH Concentration Is Kept Constant in Plant Mitochondria under Different Metabolic Conditions”. Plant Cell 18 (3): 688–98. (2006). doi:10.1105/tpc.105.039354. PMC 1383643. PMID 16461578.
- ^ Harden A & Young WJ (1906). “The alcoholic ferment of yeast-juice. Part II. The coferment of yeast-juice”. Proc. Roy. Soc. London B 78 (526): 369-375. doi:10.1098/rspb.1906.0070.
関連項目
ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド (NAD+/NADH)
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2018/09/30 07:26 UTC 版)
「電子伝達体」の記事における「ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド (NAD+/NADH)」の解説
クエン酸回路から電子伝達系への電子伝達を担う主要な電子伝達体。ナイアシンを原料とする。二電子還元を受けるが中間体は生成しない。
※この「ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド (NAD+/NADH)」の解説は、「電子伝達体」の解説の一部です。
「ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド (NAD+/NADH)」を含む「電子伝達体」の記事については、「電子伝達体」の概要を参照ください。
ニコチンアミド-アデニンジヌクレオチドと同じ種類の言葉
| 複素環式化合物に関連する言葉 | トロパン ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸 ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド ニコチン酸(ニコチンさん) 尿酸(にょうさん) |
固有名詞の分類
| 化合物 |
カリクレイン アセトアミノフェン ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド オクタン チタン酸バリウム |
| 複素環式化合物 |
イソキノリン テトラゾール ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド イソチアゾール ジアゾール |
| 糖類 |
パノース 1-ケストース ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド デンプン糖 6-ホスホグルコノ-1,5-ラクトン |
| 補酵素 |
3''-ホスホアデノシン-5''-ホスホ硫酸 10-ホルミルテトラヒドロ葉酸 ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド マロニルCoA アセトアセチルCoA |
| ヌクレオチド |
チミジル酸 グアノシン二リン酸 ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド グアノシン三リン酸 フラビンアデニンジヌクレオチド |
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